基于ZCU106来实现PL PCIE Tandem PROM功能，从而满足100MS之内主板能识别PCIE接口

周二, 15 六月 2021 - 11:43

作者：沈月红，本文转载自：<span id="profileBt"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s/5u03FV42eLYj9cOczJVCqA"> Ingdan FPGA微信公众号</a></span>

根据PCIE规范对设备的要求是PERST# must deassert 100 ms after the power good of the systems has occurred, and a PCI Express port must be ready to link train no more than 20 ms after PERST# has deasserted.

现在大规模FPGA的bitstream比较大导致板卡从上电到FPGA配置完成的时间远远超过100MS的要求，从而电脑端无法正常识别到PCIE设备。

为此Xilinx的PCIE Tandem（详见PG156）功能是专为满足PCIe设备在100ms之内枚举起来要求而设计的。
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Zynq UltraScale+ MPSoC是Xilinx推出的第二代多处理SoC系统，其PL提供高性能的PCIE GEN3 IP core给客户使用。
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如下图所示，由于MPSOC的启动加载image方式是跟纯FPGA器件是有所差异，MPSOC器件是需要从PS部分先去加载bootrom里面内容，然后按顺序去加载FSBL\Bitstream等等内容。
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从上图看来MPSOC加载是比纯FPGA器件复杂很多同时差异也比较大，所以本文主要是介绍如何在MPSOC的器件里面实现PL PCIE tandem的加载方式来满足PCIE规范里面对设备100ms的加载时间要求。

此设计流程是James Shen基于Xilinx AE Iris Yang提供的方法上面完善设计并进行板卡验证。

详细操作步骤请按照下面流程来进行：
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1、测试环境为ZCU106 V1.1板卡和Vivado 2019.1软件；

2、由于ZCU106的PS DDR4 DIMM中间换过，所以新的DIMM需要按照下面参数来进行修正，不然系统会无法启动；
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3、在PL里面搭建PCIE XDMA架构；
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4、根据ZCU106板卡硬件做XDMA配置；
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5、根据Xilinx的PCIE example design修改XDC约束；
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6、把ZCU106的QSPI配置同时提高时钟频率到300MHZ；
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7、在XDMA界面设置Tandem PROM；
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8、设置XDC里面相关约束文件；
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9、修改xfsbl_qspi.c里面时钟计算相关值；
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10、去掉打印Debug等信息，从而节约加载时间；
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11、修改xfsbl_partition_load.c来支持加载两个阶段的bitstream文件；
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12、对ZCU106的硬件需要进行设置；
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13、生成相关boot image；
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14、根据ZCU106板卡硬件选择下载方式去下载bit到板卡上面就实现本文目的。
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根据上文的流程和要求，经过硬件板卡实际验证可以满足PCIE在100ms之内枚举的要求。供大家参考。

如果您有此类问题需要讨论或者需要实际工程验证，请联系我们：

simonyang@comtech.com.cn
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